一、選擇題
1．(2021·湖南卷)綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯誤的是( )
A．弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進行光合作用
B．在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原
C．在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降
D．合理密植和增施有機肥能提高農(nóng)作物的光合作用強度
A 解析：弱光條件下植物沒有O2的釋放，有可能是光合作用強度小于或等于呼吸作用強度，光合作用產(chǎn)生的O2量小于或等于呼吸作用消耗的O2量，此時植物雖然進行了光合作用，但是沒有O2的釋放，A錯誤；CO2性質(zhì)不活潑，在暗反應(yīng)階段，CO2和C5結(jié)合形成C3(CO2的固定過程)，而后在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP釋放的能量并且被NADPH還原，因此CO2不能直接被還原，B正確；在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，光合作用產(chǎn)物輸出受阻，葉片的光合速率會暫時下降，C正確；合理密植可以充分利用光照，增施有機肥在微生物的分解作用下可以為植物提供礦質(zhì)元素和CO2，這些措施均能提高農(nóng)作物的光合作用強度，D正確。
2．下圖表示水稻某細胞內(nèi)甲、乙兩個重要的生理過程，其中①～④代表不同的反應(yīng)階段。下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A．甲、乙兩個生理過程產(chǎn)生的a、b是同一種物質(zhì)
B．階段②與階段③的反應(yīng)都發(fā)生在生物膜結(jié)構(gòu)上
C．階段①與階段④的反應(yīng)都不發(fā)生在生物膜結(jié)構(gòu)上
D．在特定條件下，甲、乙兩個生理過程可以被同時抑制
A 解析：甲表示光合作用，其中的a是NADPH，乙表示呼吸作用，其中的b是NADH，A錯誤；②表示光合作用的光反應(yīng)階段，場所是類囊體薄膜，③表示有氧呼吸的第三階段，場所是線粒體內(nèi)膜，都發(fā)生在生物膜結(jié)構(gòu)上，B正確；①表示暗反應(yīng)，場所是葉綠體基質(zhì)，④表示有氧呼吸的第一、二階段，場所是線粒體基質(zhì)，都不發(fā)生在生物膜結(jié)構(gòu)上，C正確；在特定條件下，甲、乙兩個生理過程可以被同時抑制，如極端高溫等條件下，酶活性受抑制，兩者可同時被抑制，D正確。
3．(2024·河南信陽模擬)某研究小組利用特定的實驗裝置來研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響(其他實驗條件均相同且適宜)，根據(jù)結(jié)果繪制成如圖所示曲線。下列有關(guān)敘述正確的是( )
A．35 ℃時，該植物葉肉細胞光合作用固定CO2的量與呼吸作用產(chǎn)生CO2的量相等
B．25 ℃和30 ℃時，該植物光合作用固定的CO2量基本相等
C．每天交替進行12小時光照，12小時黑暗，溫度保持在30 ℃的條件下該植物積累的有機物最多
D．若繼續(xù)升高溫度，呼吸作用產(chǎn)生的CO2量將不再增加
B 解析：35 ℃時該植物光合作用固定的CO2量等于呼吸作用產(chǎn)生CO2的量，故葉肉細胞光合作用大于呼吸作用，A錯誤；由題圖可知，25 ℃和30 ℃時該植物光合作用固定的CO2量基本相等，B正確；每天交替進行12小時光照，12小時黑暗，積累有機物的量可以用12小時的光合作用固定CO2總量－24小時的呼吸作用產(chǎn)生CO2量表示，二者差值越大，積累有機物越多，由題圖可知，25 ℃和30 ℃條件下，光合作用固定量基本相同，25 ℃條件下呼吸作用產(chǎn)生量較少，故25 ℃條件下有機物的積累量多于30 ℃條件下的，C錯誤；由題圖不能得出呼吸作用的最適溫度，所以若繼續(xù)升高溫度，呼吸作用產(chǎn)生的CO2將增加或減少，D錯誤。
4．(2024·廣東茂名模擬)下圖是某生物的體內(nèi)某個細胞代謝圖，有關(guān)敘述正確的是( )
A．甲、乙分別表示葉綠體和線粒體，該生物一定為高等植物
B．甲、乙中所示的物質(zhì)與能量處于平衡狀態(tài)，該生物一定能存活
C．該生物細胞將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一定與甲有關(guān)
D．該生物用于光合作用暗反應(yīng)階段的ATP可以來自乙
C 解析：分析題圖可知，甲可利用CO2合成有機物，為葉綠體；乙可利用O2產(chǎn)生CO2進行有氧呼吸，為線粒體，該植物不一定是高等植物，如有些低等植物中也含有葉綠體和線粒體，A錯誤；題圖中只有能夠進行光合作用的細胞的物質(zhì)與能量處于平衡狀態(tài)，但是植物還有不進行光合作用的細胞，則整株植物的光合速率小于呼吸速率，則該生物不能存活，B錯誤；植物光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能依靠葉綠體，即光合作用一定與甲有關(guān)，C正確；該生物用于光合作用暗反應(yīng)階段的ATP只能來自甲，D錯誤。
5．兩棵生長狀況基本相同的同種植物，分別置于透明的玻璃罩內(nèi)，如圖甲、乙所示。在相同自然條件下，測得一晝夜中植物O2釋放速率分別如圖丙、丁所示。下列說法正確的是( )
A．a(chǎn)b段和cd段，曲線下降的原因相同
B．把在缺鎂條件下培養(yǎng)的同種植物放到乙環(huán)境，則f點左移
C．在圖丁中，與c點相比，d點的C3含量較高
D．一晝夜中，裝置乙中植物積累的有機物比甲少
C 解析：圖甲中植物在密閉的透明玻璃罩內(nèi)，ab段下降的原因是CO2供應(yīng)不足；圖乙中植物是在開放狀態(tài)生長，cd段下降的原因是光照不足，A錯誤。f點時植物總光合速率和呼吸速率相等，缺鎂植物在f點時總光合速率下降，需要增大光照強度才能與呼吸速率相等，故f點右移，B錯誤。與c點相比，d點的光照強度較弱，則C3的還原速率較慢，故d點的C3含量相對較高，C正確。圖丙和圖丁中橫坐標與曲線圍成的面積表示凈光合作用，據(jù)此可知，一晝夜中，裝置乙中植物積累的有機物比甲多，D錯誤。
6．(2024·河北名校聯(lián)考)取某喬木樹冠上、下層兩種葉片，分別測定其凈光合速率，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是( )
A．甲葉片為上層葉，乙葉片為下層葉
B．光照強度大于N時，光照強度不是限制甲、乙葉片光合作用的因素
C．光照強度為N時，甲葉片的實際光合速率等于乙葉片的
D．光照強度為M時，甲葉片產(chǎn)生ATP的場所是線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)
A 解析：對比甲、乙曲線可知，甲葉片的凈光合速率達到最大時所需光照強度高于乙葉片，故甲葉片為上層葉，乙葉片為下層葉，A正確。光照強度大于N時，乙葉片的光合作用強度不再隨光照強度的增加而增強，光照強度不是限制乙葉片光合作用的因素；此時甲葉片的光合作用強度隨光照強度的增加而增強，光照強度是限制甲葉片光合作用的因素，B錯誤。實際光合速率＝呼吸速率＋凈光合速率，光照強度為N時，甲和乙的凈光合速率相等，但據(jù)題圖可知甲、乙葉片的呼吸速率并不相等，故此時甲和乙的實際光合速率不相等，C錯誤。在光照強度為M時，甲葉片的凈光合速率為零，此時既能進行光合作用，又能進行呼吸作用，甲植物葉肉細胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的場所有葉綠體(光反應(yīng)產(chǎn)生)、線粒體(有氧呼吸第二、三階段產(chǎn)生)、細胞質(zhì)基質(zhì)(細胞呼吸第一階段產(chǎn)生)，D錯誤。
7．為研究環(huán)境因素對某植物光合作用強度的影響，設(shè)計圖甲實驗裝置若干組(密閉小室內(nèi)的CO2充足，光照不影響溫度變化)，在相同溫度下進行一段時間后，測量每個小室中的氣體釋放量，繪制曲線圖乙。下列說法正確的是( )

A．當距離小于a時，限制光合作用的主要因素是光照強度
B．當距離為b、d時，光合速率相等
C．當距離為c時，該植物葉肉細胞的光合速率大于呼吸速率
D．當距離由a突然變?yōu)閏時，短時間內(nèi)葉綠體中C3的含量減少
C 解析：由曲線圖可知，0～a段氣體釋放量不變，因此當距離小于a時，限制光合作用的因素不是光照強度，A錯誤；當距離為b時，光合速率大于呼吸速率，釋放的氣體是O2，當距離為d時，光合速率小于呼吸速率，釋放的氣體是CO2，兩者的光合速率不相等，B錯誤；該實驗測量的是整個植株的氣體釋放速率，當距離為c時，整個植株的光合速率等于呼吸速率，而有一部分植物細胞不能進行光合作用只可以進行呼吸作用，所以葉肉細胞的光合速率大于呼吸速率，C正確；當距離由a突然變?yōu)閏時，光照強度減弱，NADPH和 ATP的生成速率減慢，C3的消耗速率減小，而C3的生成速率不變，故短時間內(nèi)葉綠體中C3的含量增加，D錯誤。
8．(2024·廣東汕頭聯(lián)考)為研究棉花光合作用速率與溫度的關(guān)系，某生物興趣小組的同學(xué)測定了不同溫度條件下，棉花植株在黑暗中單位時間內(nèi)氧氣的消耗量以及光照條件下單位時間內(nèi)氧氣的釋放量，結(jié)果如下圖所示。據(jù)圖分析，下列說法錯誤的是( )
A．測定氧氣釋放量的實驗中，光照強度及初始CO2濃度應(yīng)保持一致
B．棉花植株光合作用最適溫度為20 ℃，呼吸作用最適溫度為30 ℃
C．30 ℃時，棉花植株的總光合作用速率是呼吸作用速率的兩倍
D．40 ℃時，棉花葉肉細胞仍需從細胞外吸收CO2用于光合作用
B 解析：測定氧氣釋放量的實驗，其目的是研究棉花光合作用速率與溫度的關(guān)系，自變量是溫度，而光照強度及初始CO2濃度均為無關(guān)變量，因此應(yīng)保持一致，A正確；圖示5～40 ℃區(qū)間，20 ℃時氧氣釋放速率最大，代表凈光合速率最大，30 ℃時氧氣消耗的速率最大，由于溫度高于40 ℃后，氧氣的釋放速率沒有測定，所以30 ℃的氧氣釋放速率不能說明呼吸作用最強，凈光合速率＝光合作用速率－呼吸作用速率，也不能說明20 ℃時光合作用最強，光合作用和呼吸作用的最適溫度根據(jù)圖示數(shù)據(jù)不能確定，B錯誤；黑暗中單位時間內(nèi)氧氣的消耗量表示呼吸作用速率，光照條件下單位時間內(nèi)氧氣的釋放量表示凈光合作用速率，而凈光合作用速率＝總光合作用速率－呼吸作用速率，30 ℃時，圖示棉花植株的凈光合作用速率＝呼吸作用速率，因此總光合作用速率是呼吸作用速率的兩倍，C正確；40 ℃時，棉花植株的凈光合作用速率為零，即棉花植株的能進行光合作用的所有細胞的總光合作用速率與所有細胞的呼吸作用速率相等，因此葉肉細胞中的光合速率大于呼吸速率，棉花葉肉細胞仍需從環(huán)境中吸收CO2用于光合作用，D正確。
二、非選擇題
9．我國科學(xué)家利用化學(xué)催化劑與生物催化劑相結(jié)合的方式，依據(jù)植物光合作用原理構(gòu)建人工光合系統(tǒng)，將大氣中的CO2合成了淀粉。該人工光合系統(tǒng)的工作流程如下圖所示，其中①～⑤代表具體過程。
(1)①～⑤中相當于植物光反應(yīng)過程的是____________；④過程類似于光合作用中C3合成C6的過程，由此推測④過程除需催化劑和三碳化合物外，可能還需要添加的物質(zhì)是________________，作用是________________________________________________。
(2)向⑤過程的反應(yīng)基質(zhì)中添加蔗糖合成酶，發(fā)現(xiàn)最終的產(chǎn)物中除有淀粉外，還出現(xiàn)了蔗糖，由此可知反應(yīng)基質(zhì)中的六碳化合物有________________。
(3)科學(xué)家在設(shè)計人工光合系統(tǒng)的催化劑鏈條時，發(fā)現(xiàn)不能完全依靠無機催化劑，而需混合使用生物酶，除因酶催化的化學(xué)反應(yīng)可在較溫和條件下進行、部分生化反應(yīng)難以找到合適的無機催化劑外，最可能的原因是____________________________________。
(4)干旱缺水的環(huán)境中，植物光合作用產(chǎn)生的淀粉量減少，原因是_______________________________；而科學(xué)家通過一定的措施可消除干旱對人工光合系統(tǒng)中________(填圖中序號)過程的直接影響，從而確保光合作用順利進行。
(5)CO2引發(fā)的溫室效應(yīng)給人類生存帶來了一系列挑戰(zhàn)，上述人工光合系統(tǒng)對溫室效應(yīng)的減緩作用__________(填“強于”或“弱于”)植物，原因是________________________。
解析：(1)植物光反應(yīng)過程為光合色素吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能用于水的光解和ATP的合成，題圖中①為太陽能電池吸收光能，②為水電解形成O2和H2，因此①～⑤中相當于植物光反應(yīng)過程的是①②；④過程類似于光合作用中C3合成C6的過程，光合作用中C3合成C6的過程為C3的還原，需要ATP和NADPH，其中ATP提供能量，NADPH提供能量和還原劑。由此推測④過程除需催化劑和三碳化合物外，可能還需要添加的物質(zhì)是ATP和NADPH。(2)蔗糖是二糖，由果糖和葡萄糖形成，因此可知反應(yīng)基質(zhì)中的六碳化合物有果糖和葡萄糖。(3)與無機催化劑相比，酶具有高效性，即生物酶降低活化能的作用更顯著。因此設(shè)計人工光合系統(tǒng)的催化劑鏈條時，需混合使用生物酶。(4)干旱缺水會導(dǎo)致植物部分氣孔關(guān)閉，細胞中CO2濃度降低，影響暗反應(yīng)中CO2的固定，最終影響淀粉的產(chǎn)生，因此干旱缺水的環(huán)境中，植物光合作用產(chǎn)生的淀粉量減少；由題圖可知，②為水電解形成O2和H2，需要消耗水，因此可通過一定的措施消除干旱對人工光合系統(tǒng)中②過程的直接影響(即缺水的影響)，從而確保光合作用順利進行。(5)植物光合作用可以消耗CO2，但呼吸作用會產(chǎn)生CO2，而人工光合系統(tǒng)不進行呼吸作用，不釋放CO2，因此人工光合系統(tǒng)對溫室效應(yīng)的減緩作用強于植物。
答案：(1)①② ATP和NADPH ATP提供能量，NADPH提供能量和還原劑 (2)葡萄糖和果糖 (3)生物酶降低活化能的作用更顯著(或生物酶的催化效率更高) (4)干旱缺水會導(dǎo)致植物部分氣孔關(guān)閉，細胞中CO2濃度降低，影響暗反應(yīng)中CO2的固定，最終影響淀粉的產(chǎn)生 ② (5)強于 人工光合系統(tǒng)不進行呼吸作用，不釋放CO2
10．植物細胞能將胞內(nèi)的ATP通過膜泡運輸釋放到胞外，形成胞外ATP(eATP)。eATP可通過受體介導(dǎo)的方式，調(diào)節(jié)植物細胞的生長發(fā)育、抗病反應(yīng)等生理活動。為探究eATP對光合速率的影響，科研小組用去離子水配制了適宜濃度的eATP溶液，并用其處理菜豆葉片。一段時間后，測定葉片凈光合速率(μml·m-2·s-1)和胞間CO2濃度(μml·m-2·s-1)等的變化，結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
(1)該實驗對照組的處理方式為____________________________。
(2)測定凈光合速率是以單位______________CO2的吸收量為指標，測定的數(shù)據(jù)________(填“需要”或“不需要”)加上遮光處理的數(shù)據(jù)。
(3)分析以上信息可知，植物細胞釋放ATP的方式是____________。AMP-PCP作為一種eATP抑制劑，能有效抑制eATP對細胞的調(diào)節(jié)作用，但卻不改變細胞外的eATP濃度，推測其可能的作用是______________________________________________________________。
(4)活性氧(ROS)能促進植物葉肉細胞氣孔的開放，NADPH氧化酶是ROS產(chǎn)生的關(guān)鍵酶?？蒲腥藛T用eATP處理NADPH氧化酶基因缺失突變體，發(fā)現(xiàn)凈光合速率與對照組基本一致。試推測eATP調(diào)節(jié)植物光合速率的機制：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)實驗組用去離子水配制了適宜濃度的eATP溶液，并用其處理菜豆葉片；故對照組可以用等量的去離子水處理菜豆的葉片。(2)測定凈光合速率是以單位時間、葉面積CO2的吸收量為指標，測定的數(shù)據(jù)不需要加上遮光處理的數(shù)據(jù)。(3)題中信息顯示，植物細胞能將胞內(nèi)的ATP通過膜泡運輸釋放到胞外，顯然植物細胞是通過胞吐方式釋放ATP的。eATP調(diào)節(jié)作用的發(fā)揮需要與相應(yīng)的受體發(fā)生特異性結(jié)合，而AMP-PCP作為一種eATP抑制劑，能有效抑制eATP對細胞的調(diào)節(jié)作用，卻不改變細胞外的eATP濃度，說明該抑制劑發(fā)揮作用是通過減少eATP的受體，或減弱eATP的受體的活性實現(xiàn)的，也可能是與eATP競爭與受體結(jié)合，進而抑制了eATP與受體的結(jié)合，使eATP不能發(fā)揮信息調(diào)節(jié)作用。(4)題圖實驗結(jié)果表明eATP可通過調(diào)節(jié)氣孔導(dǎo)度來調(diào)節(jié)植物的光合速率，而活性氧(ROS)也能促進植物葉肉細胞氣孔的開放，活性氧(ROS)的合成需要NADPH氧化酶的催化，當NADPH氧化酶缺失，則活性氧(ROS)無法合成，植物葉肉細胞氣孔的開放無法增加，科研人員用eATP處理NADPH氧化酶基因缺失突變體，發(fā)現(xiàn)凈光合速率與對照組基本一致。綜合分析可知：eATP通過調(diào)節(jié)NADPH氧化酶基因的表達，促進活性氧(ROS)的合成，進而促進植物葉肉細胞氣孔的開放，提升了葉肉細胞的氣孔導(dǎo)度，進而實現(xiàn)了對光合速率的提高。
答案：(1)用等量的去離子水處理菜豆的葉片 (2)時間、葉面積 不需要 (3)胞吐 AMP-PCP阻止eATP與受體結(jié)合，使eATP不能發(fā)揮信息調(diào)節(jié)作用 (4)eATP通過調(diào)節(jié)NADPH氧化酶基因的表達，促進活性氧(ROS)的合成來促進氣孔的開放，從而提高光合速率
11．(2024·河南開封模擬)下圖①～⑦為某綠色植物細胞代謝的相關(guān)生理過程。下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A．③過程產(chǎn)生的O2要在相鄰細胞的⑥過程被利用，若不考慮O2穿過類囊體薄膜，至少需要穿過6層磷脂雙分子層
B．藍細菌也能發(fā)生類似于③④的生理過程
C．①②的進行與⑤⑥密切相關(guān)，與③⑦無直接關(guān)系
D．葉肉細胞③過程O2的產(chǎn)生量大于⑥中O2的吸收量，則該植株的有機物總量可能減少
C 解析：葉綠體類囊體薄膜上產(chǎn)生的O2要在相鄰細胞的線粒體中被利用，若不考慮O2穿過類囊體薄膜至少需要穿過6層生物膜(雙層葉綠體膜＋單層細胞膜＋單層細胞膜＋雙層線粒體膜)，即6層磷脂雙分子層，A正確；③表示光反應(yīng)階段，④表示暗反應(yīng)階段，藍細菌也能進行光合作用，發(fā)生類似③④的生理過程，B正確；①表示細胞滲透作用吸水，②表示吸收礦質(zhì)元素離子，③表示光反應(yīng)階段，④表示暗反應(yīng)階段，⑤表示有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段，⑥表示有氧呼吸的第二、三階段，⑦表示無氧呼吸的第二階段，水和無機鹽的跨膜運輸方式有差異，水分子跨膜運輸不需要細胞提供能量，無機鹽跨膜運輸方式主要為主動運輸，需要⑤⑥過程提供能量，③⑦過程不產(chǎn)生能量，因此①的進行與⑤⑥③⑦均無關(guān)，②的進行與⑤⑥密切相關(guān)，與③⑦無直接關(guān)系，C錯誤；葉肉細胞③過程O2的產(chǎn)生量大于⑥中O2的消耗量，則葉肉細胞有機物總量會增加，但是就整個植株而言，由于有非光合部位，故有機物總量可能減少，D正確。

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